[发明专利]具有薄灰分层的改进的柴油机颗粒过滤器的线性度

说明书

一种用于排气后处理系统的颗粒过滤器，包括陶瓷基底和沉积在陶瓷基底上的灰分层。灰分层具有至少0.4g/L的陶瓷基底的均匀灰分密度。一种在排气后处理系统的颗粒过滤器中沉积灰分层的方法，包括提供陶瓷基底，预处理陶瓷基底，在预处理期间在陶瓷基底上沉积至少一层灰分层，通过测量颗粒过滤器上的压降的增加来监测进入颗粒过滤器的碳烟的吸收。

技术领域

本申请总体上涉及用于内燃发动机的后处理系统(aftertreatment systems)的领域。

背景

柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filters，DPF)已被广泛用于从柴油发动机的排气流中捕获和去除颗粒物质(PM)。催化的整体陶瓷基底是一种通常用于这种颗粒过滤器中的过滤材料，因为它能够承受排气后处理中的恶劣的温度和耐久性要求，并且能够捕获碳烟并将碳烟氧化成CO₂用于随后释放。目前的DPF技术旨在确定正确的孔径分布和平均孔径(mean pore size diameter，MPD)，以帮助提高过滤效率和改善DPF压降线性度。然而，DPF孔隙率的变化导致了产品开发的成本较高以及DPF性能的负面影响。例如，MPD的降低通常会导致颗粒过滤器上的压降增加，从而影响发动机背压。此外，在一段时间内保持过滤能力最大化与过滤器质量因子(即压差与可用面积之比)之间的平衡还会带来额外的挑战。

概述

本文描述的实施方式涉及一种用于排气后处理系统的颗粒过滤器，包括：陶瓷基底；和沉积在陶瓷基底上的灰分层；其中灰分层具有至少0.4g/L的陶瓷基底的均匀灰分密度。

在一种实施方式中，颗粒过滤器上的压降随着灰分层的厚度的增加而线性增加。

在另一实施方式中，一种在排气后处理系统的颗粒过滤器中沉积灰分层的方法，包括：提供陶瓷基底；预处理陶瓷基底；以及在预处理期间在陶瓷基底上沉积至少一层灰分层。

在一种实施方式中，沉积的步骤包括：监测进入颗粒过滤器的碳烟的排气流量和后处理温度，其中后处理温度至少在预定的时间量内被控制在预定的温度的阈值以上，并且其中排气流量在预定的时间量内被控制在预定的流量阈值以上。

在一种实施方式中，当后处理温度降低至低于预定的温度阈值时，或者当排气流量降低至低于预定的排气阈值时，再生被触发。

在一种实施方式中，当颗粒过滤器中存在的碳烟的量大于预定量阈值时，再生被触发。

在一种实施方式中，再生包括：燃烧颗粒过滤器中收集的碳烟的至少一部分；以及由于燃烧而沉积至少一层灰分层。

在一种实施方式中，该方法还包括通过测量颗粒过滤器上的压降的增加来监测进入到颗粒过滤器中的碳烟的吸收。

在另一实施方式中，一种在排气后处理系统的颗粒过滤器中沉积灰分层的方法，包括：提供陶瓷基底；预处理陶瓷基底；在预处理期间，在陶瓷基底上沉积至少一层灰分层，该沉积包括：在预定的时间量内，将进入颗粒过滤器的碳烟排气流量控制在预定的流量阈值以上；至少在预定的时间量内，将后处理温度控制在预定的温度阈值以上；触发陶瓷基底的再生，再生包括燃烧颗粒过滤器中收集的碳烟的至少一部分；以及由于燃烧而沉积至少一层灰分层；以及通过测量颗粒过滤器上的压降的增加来监测进入颗粒过滤器的碳烟的吸收。

在一种实施方式中，当(A)在预定的时间量内排气流率没有保持在预定的流量阈值以上；(B)至少在预定的时间量内，后处理温度没有保持在预定的温度阈值以上；或者(C)颗粒过滤器中存在的碳烟的量大于预定量阈值时，触发步骤开始。

在一种实施方式中，在陶瓷基底上沉积至少一层灰分层的步骤被配置成在预处理步骤之前降低颗粒过滤器的碳烟负载的不确定性和/或提高颗粒过滤器的颗粒物质和颗粒数过滤效率。

在一种实施方式中，在陶瓷基底上沉积至少一层灰分层的步骤被配置成随着灰分层的厚度的增加而引起颗粒过滤器上的线性压降。